Vernetzte Geräte optimieren sich gegenseitig

Arburg, Loßburg, beispielsweise legte den Schwerpunkt seines ganzen Messeauftritts auf die Industrie 4.0. Zu sehen war eine Prozesskette bestehend aus einer elektrischen Spritzgießmaschine Allrounder 370 E, die die Scherengriffe um die Klingen spritzte, einem Multilift-V-Roboter, der die Scheren in den Werkstückträger einlegte, damit sie aus der Fertigungszelle ausgeschleust werden konnten. In Zuge dessen wurde ein einzigartiger QR-Code aufgelasert, um das Bauteil jederzeit zu identifizieren. Ein Scanner prüfte dann, ob der Besucher einen 3D-Schriftzug auf der Schere wünschte oder einen 2D-Code per Laser bevorzugte. In ersterem Fall legte ein Kuka Sieben-Achs-Roboter des Typs Iiwa die Schere in den 3D-Drucker Freeformer ein, der den individuellen Schriftzug aufträgt. Anschließend händigte der Roboter die fertigen Scheren an den Besucher aus. Im Hintergrund dokumentierte das MES Arburg Leitrechner System (ALS) die Prozessparameter und gab sie an den Webserver weiter. Das ermöglicht es dem Besucher, die Fertigungsdaten später mithilfe des QR-Codes online nachzuverfolgen. Für den industriellen Einsatz bedeutet das, dass sich Produkte auch weit nach ihrer Auslieferung zweifelsfrei identifizieren lassen und alle relevanten Prozessdaten der beteiligten Maschinen nachvollziehen lassen. Auch während der Herstellung lassen sich diese Daten jederzeit abrufen, um die Prozesse zu überwachen. Auf diese Weise lassen sich zudem im Idealfall Effizienzpotenziale erkennen und erschließen.

Umfassend vernetzt: Alle Geräte der Anlage hängen an der Maschinensteuerung. Damit sind sie unmittelbar miteinander vernetzt, was es ermöglicht, dass sie kommunizieren und sich aufeinander abstimmen. (Bildquelle: Wittmann Battenfeld)

Spritzgießmaschine als Schaltzentrale

Einen vergleichbaren Weg geht Wittmann Battenfeld, Kottingbrunn, Österreich. Hier liegt der Fokus aber noch stärker auf den einzelnen Geräten innerhalb einer Anlage, genauer: auf der Spritzgießmaschine. So kann der Anwender über die Maschinensteuerung B6P neben der Spritzgießmaschine die angeschlossenen Roboter und Peripheriegeräte steuern. Damit sind alle Geräte unmittelbar miteinander vernetzt, was es ermöglicht, dass sie miteinander kommunizieren und sich so aufeinander abstimmen: Ein Roboter fährt damit beispielsweise nur so schnell, wie die Spritzgießmaschine mit der Teileproduktion nachkommt. Er vermeidet dadurch Wartezeiten und spart lieber Energie, indem er langsamer verfährt. Produziert die Maschine nach einer Umrüstung andere Bauteile mit kürzerer Zykluszeit, passt der Roboter seine Geschwindigkeiten automatisch an, ohne dass der Einrichter dies vorgibt. Analog verhalten sich die anderen angeschlossen Geräte. Darüber hinaus lassen sich Einstellungen, Automatisierungsabläufe und Rezepte im Werkzeugkatalog der zentralen Maschinensteuerung abspeichern. Bei Gerätewechseln lädt der Einrichter die entsprechenden Daten einfach auf das neue Gerät und die Produktion kann weitergehen. All diese Informationen leitet die Maschinensteuerung außerdem an das MES weiter. Dieses bekommt auf diese Weise nur Daten von einer zentralen Stelle, aber von dieser über die gesamte Anlage. Über die Wiba-Quicklook-App sieht sich der Produktionsverantwortliche diese Daten an und ist so stets über die Zustände aller Geräte informiert.

Die Vibrationskontrolle ermöglicht es den Robotern, Schwingungen zu erkennen und auszugleichen. Da die Roboter ihre Last dadurch schneller zielgenau positionieren können, verkürzt das in manchen Anwendungen die Zykluszeit. So positioniert der linke Roboter mit Vibrationskontrolle das Bauteil schneller als der rechte, der ohne arbeitet. (Bildquelle: David Löh/Redaktion Plastverarbeiter)

Engel, Schwertberg, Österreich setzt neben der Vernetzung durch ihr MES namens E-Factory auf mehrere Assistenzsysteme, die die Maschinen- und Geräteparameter automatisch regeln. Das bekannte IQ Weight Control erkennt Schwankungen der Schmelzemenge und Viskosität und gleicht sie während des Einspritzens und während der Nachdruckphase aus, um sicherzustellen, dass jede Kavität vollständig gefüllt, aber nicht überfüllt ist. Neu vorgestellt hat der Spritzgießmaschinenbauer IQ Clamp Control und Active Vibration Control. Ersteres passt die Schließkraft der Maschine kontinuierlich dem Bedarf an, um die Werkzeugatmung auch bei schwankenden Prozessbedingungen stabil zu halten. Active Vibration Control ermöglicht es Robotern, die eigenen und die von außen verursachten Schwingungen zu erkennen und auszugleichen. Da die Roboter ihre Last dadurch schneller zielgenau positionieren können, verkürzt das in manchen Anwendungen die Zykluszeit.

Von einem zentralen Leitrechner greift der Nutzer auf das MES zu und sieht dort die Status der einzelnen Geräte und Prozesse. Außerdem kann er von dort aus das angeschlossene Kundenportal E-Connect aufrufen, mit dem er während der laufenden Produktion bald benötigte Ersatzteile bestellen kann. Das Besondere daran ist, dass der Nutzer die Teile direkt in seinen Geräten anwählt. Dadurch ist es ausgeschlossen, ein Kleinteil zu vergessen oder eine Bestellnummer zu vertauschen.

Dreigeteilt in Richtung Industrie 4.0

Die Krauss-Maffei-Gruppe, München, unterteilt ihre Schritte gen Industrie 4.0 in drei Kategorien: Intelligente Maschinen, integrierte Produktion und interaktive Dienstleistungen. Diese beinhalten Maschinen, die sich hinsichtlich Qualität und Produktivität selbst optimieren. Unter einer integrierten Produktion versteht das Unternehmen eine Fertigung, in der die einzelnen Geräte miteinander vernetzt sind und die Prozesse kooperativ steuern und verbessern, unabhängig von einem Bediener. Schließlich meint der Begriff interaktive Dienstleistungen einen weltweiten Service für die Kunden, beispielsweise mithilfe von Fernwartung. Das zugehörige Software-Werkzeug heißt Remote Support. Auf der Messe zeigte der Maschinenhersteller eine Produktionsanlage, bei der die Spritzgießmaschinen Elion 2800 und CX300 Prozessschwankungen und wechselnde Umweltbedingungen automatisch ausglichen. Adaptive Process Control (APC) nennt der Hersteller das. Zudem waren sie mit den Trocknern von Motan-Colortronic, Isny, verbunden, wodurch die Geräte effizienter arbeiteten. Darüber hinaus verspricht sich das Unternehmen durch das Etablieren der Schnittstelle Euromap 77 große Schritte in Richtung Industrie 4.0, da sich damit Produktionsdaten in Echtzeit an Leitrechner übermitteln lassen. Die technische Basis dafür bildet das OPC-UA-Protokoll, das das Unternehmen in seine Maschinen integriert hat.

Die Steuerungsplattform Visual ermöglicht es, einen Roboter in drei aufeinander aufbauenden Stufen in die Maschinensteuerung zu integrieren. In Stufe 3 ist die Robotersteuerung vollständig in die Maschinensteuerung integriert. (Bildquelle: Sepro)

Integrierte Roboter

Neben den Maschinenherstellern beschäftigten sich auch Roboterhersteller mit der Frage, wie sich die einzelnen Geräte einer Anlage miteinander vernetzen lassen. Sepro, Dietzenbach, beispielsweise geht hier den direkten Weg der Kooperation mit den Maschinenherstellern. Auf sieben Partnerschaften kommt das Unternehmen nach eigenen Angaben mittlerweile. Dadurch erhalten die Kunden eine Fertigungszelle aus einer Hand, haben also nur einen Ansprechpartner. So ermöglicht es die Steuerungsplattform Visual, einen Roboter in drei aufeinander aufbauenden Stufen in die Maschinensteuerung zu integrieren: In Stufe 1 programmiert der Einrichter den Roboter über die externe Gerätesteuerung. Allerdings ist es möglich, die Bedienoberfläche auf die Maschinensteuerung zu spiegeln. In Stufe 2 lässt sich der Roboter darüber hinaus über Kurzbefehle auf der Maschinensteuerung nutzen. Der Bediener kann auf diese Weise die Anlage über ein einziges Bedienterminal starten oder stoppen. In Stufe 3 schließlich ist die Robotersteuerung vollständig in die Maschinensteuerung integriert. Sowohl Programmieren und Parametrieren als auch Steuern läuft über ein und dasselbe Bediengerät. Damit lässt sich die Fertigungszelle zudem unkompliziert an ein MES anbinden, um dadurch weitere Vorteile der vernetzten Produktion wahrzunehmen.